Diseño y simulación aerodinámica de la carrocería de un vehículo eléctrico para la competición Shell Eco-marathon clase prototipo

Abstract

En el presente trabajo se buscó realizar un diseño para la carrocería de un vehículo Shell Eco-marathon 2022. Ello con la finalidad de reducir el valor correspondiente al producto del coeficiente de arrastre por el área frontal del vehículo en al menos un 8%, comparado con el vehículo predecesor, KON-MK.2. Este diseño se realizó dentro de los requerimientos del equipo, el cumplimiento de la normativa de la competencia y las restricciones correspondientes al contexto peruano. Para ello se emplearon recursos como metodologías de diseño de ingeniería y productos, así como el uso de softwares entre ellos Autodesk Fusion 360 (CAD), XFLR5 V6.57 (simulación aerodinámica) y SimScale V2021 y V2024 (CAE - CFD). Para lograr el objetivo planteado en este trabajo se realizó la selección del perfil aerodinámico, diseñar la geometría de la carrocería y caracterizar su desempeño aerodinámico correspondiente al arrastre. Fue necesario realizar un proceso iterativo, basándonos en los resultados CFD, para lograr obtener el diseño final. Finalmente, el valor correspondiente al producto del coeficiente de arrastre por el área frontal del vehículo para la nueva carrocería representó una reducción del 13.95% comparado con su predecesor. Este resultado superó la expectativa mínima del 8%.

In this work, we sought to make a design for the body of a Shell Eco-marathon 2022 vehicle. This in order to reduce the value corresponding to the product of the drag coefficient through the frontal area of the vehicle by at least 8%, compared to the predecessor vehicle, KONMK.2. This design was carried out within the requirements of the team, compliance with competition regulations and the restrictions corresponding to the Peruvian context. To this end, resources such as engineering and product design methodologies were used, as well as the use of software including Autodesk Fusion 360 (CAD), XFLR5 V6.57 (aerodynamic simulation) and SimScale V2021 and V2024 (CAE - CFD). To achieve the objective set in this work, the selection of the aerodynamic profile, the design of the geometry of the body and the characterization of its aerodynamic performance corresponding to the drag were carried out. It was necessary to carry out an iterative process, based on the CFD results, to obtain the final design. Finally, the value corresponding to the product of the drag coefficient through the front area of the vehicle for the new body represented a reduction of 13.95% compared to its predecessor. This result exceeded the minimum expectation of 8%.